JP3406774B2 - Insert and its manufacturing method that diamond-coated - Google Patents

Insert and its manufacturing method that diamond-coated

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、広く言えば切削工具に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention relates to a cutting tool broadly. より詳しく言えば、本発明は切削工具のためのダイヤモンド被覆した差込み工具(insert) More particularly, the insert present invention is that the diamond coating for cutting tools (insert)
と、これらのダイヤモンド被覆差込み工具を製造する方法に関する。 If, it relates to a process for preparing these diamond-coated inserts. 【0002】 【従来の技術】機械加工産業では、所定の材料を切削するのに機械により使用される切削ポイントのタイプと形状はその効率と精度にとってしばしば重要なものである。 2. Description of the Related Art In machining industry, cutting point types and shapes used by the machine to cut a given material are those often critical to its efficiency and accuracy. 従来技術である図1に示したように、このポイントは通常、非常に硬質の材料から作られて加工物101について所望される切削のタイプに応じた形状にされた、 As shown in FIG. 1 is a prior art, this point was usually in a shape corresponding to the desired type of cutting is about workpiece 101 is very made from a rigid material,
差込み工具102として知られる着脱可能な部品に設けられる。 Provided detachable parts, known as the insert 102. 切削工具用差込み工具102はしばしば、ネジ103で工具ホルダー104に取りつけられ、そしてこのホルダーは機械の部品、例えば旋盤(図示せず)のキャリジ106のようなものに、固定することができる。 Cutting tool insert 102 is often attached to the tool holder 104 by screws 103, and the holder machine parts, for example a lathe like carriage 106 (not shown) can be fixed.
典型的に、差込み工具102には切削のための多数のコーナ部108a〜 があり、そのため差込み工具102 Typically, the insert 102 has a number of corners 108A~ d for cutting, therefore the insert 102
の一つのコーナ108aが摩滅すると、差込み工具10 When one of the corner 108a of the wear, the insert 10
2を工具ホルダー104に配置しなおして別の未使用のコーナ108b〜dを露出することができる。 2 again placed in the tool holder 104 can be exposed to another unused corners 108B~d. このようにして、単一の差込み工具をそのコーナ108a〜dの全部が摩滅するまで配置しなおすことができる。 In this way, it is possible to all of the corners 108a~d a single insert is rearranged until worn. 差込み工具はしばしば、三角又は四角の形をしており(とは言え円形や六角形の差込み工具が知られている)、差込み工具の各コーナ108a〜dが切削ポイントとして使用される。 Insert is often in the shape of a triangle or square (circular or hexagonal insert said that known), each corner 108a~d the insert is used as a cutting point. 差込み工具は各種の材料、例えば金属、炭化物及びセラミック等から製造することができるとは言え、 Insert is said to be able to manufacture from a variety of materials, such as metals, carbides and ceramics,
多くの材料を切削する場合にはダイヤモンドを使用するのが好ましい。 It preferred to use diamond in the case of cutting a number of materials. 合成の薄膜ダイヤモンドの開発につれて、切削工具でダイヤモンドを使用することが実現可能になり、そして切削工具産業において一般に行われるようになってきた。 As the development of the synthesis of a thin film diamond, the use of diamond in the cutting tool becomes feasible, and has come to be generally carried out in the cutting tool industry. 【0003】現在、切削工具のためのダイヤモンドは三つの別個の形態でもって入手可能であり、それらの形態とは、単結晶、高温/高圧多結晶性(PCD)ブランク、そしてより新しい化学気相成長(CVD)厚膜ブランク及び薄膜コーティングである。 [0003] Currently, diamond for cutting tools are available with in three separate forms, and these forms, single crystal, high-temperature / high-pressure polycrystalline (PCD) blank, and more new chemical vapor a deposition (CVD) thick blanks and thin film coating. 他の特性を犠牲にしてある一定の特性を際立たせる、必要とする異なる製造法のために、各形態は特定の範囲の用途に向いている。 Accentuate certain characteristics that is at the expense of other properties, for different production method requires, each form is suitable for application of a specific range. 【0004】単結晶の差込み工具は、天然又は人工ダイヤモンドを差込み工具の切削部の形状にし、次いで完成したダイヤモンドを基材へろう付けして製造される。 [0004] Single crystal insert of a natural or synthetic diamond in the shape of the cutting portion of the insert, and then are prepared by brazing the finished diamond to the substrate. P
CDダイヤモンドの差込み工具はダイヤモンド粒子を一定割合の焼結助剤、典型的にはコバルト、とともに密に詰めた塊を加熱及び昇圧して作られる。 CD diamond insert is a sintering aid a percentage of the diamond particles, typically cobalt, is made by heating and boosting the closely packed mass with. 焼結工程の間にコバルトが溶融してダイヤモンド粒子間の間隙に浸透する。 Cobalt penetrates into the gap between the melted and the diamond particles during the sintering process. 得られたブランクは、後に所望の切削用の形状寸法にするため機械加工しなくてはならない。 The resulting blank must be machined to the geometry for desired cutting after. CVDダイヤモンドの差込み工具は、所望の切削用の形状寸法を有する炭化タングステン又はセラミック基材上にダイヤモンドの薄い膜を被覆するか、あるいは切削を行う差込み工具の上部へ所望の切削用の形状を有する自立のCVDダイヤモンドフィルムをろう付けして製造される。 Insert of CVD diamond, has the shape of a desired cutting tungsten carbide or a thin film of diamond on a ceramic substrate or coating, or the upper portion of the insert to perform the cutting with a geometry for the desired cutting It is producing a CVD diamond film free standing brazed. ダイヤモンド差込み工具を製造する三つの全ての方法(切削基材を直接CVDコーティングにかける場合を除く)に共通の難点は、ダイヤモンドが硬いためダイヤモンドで覆われた差込み工具を所望の形状に機械加工するのがしばしば極めて困難なことである。 Common drawback to all three methods of manufacturing the diamond insert (unless subjected to direct CVD coating a cutting substrate) is machining the inserts which diamond is covered with a diamond harder into the desired shape the often is that very difficult. 差込み工具は個々に機械加工しなくてはならないので、差込み工具の品質が潜在的にばらついてくる。 Since the insert must not individually without machining, the quality of the inserts come varies potentially. 結果として、製造したなら、各差込み工具をほかの差込み工具とばらつきがないかどうかについて品質試験しなくてはならない。 As a result, if the production, must be quality tested for whether or not there is other of the insert and the variation of each insert. 更に、新しい差込み工具の形状と寸法が所望されるたびに、差込み工具を機械加工するための新たな工具と方法が必要とされる。 Further, each time the shape and dimensions of the new insert is desired, is needed a new tool and method for machining the insert. 【0005】先に示唆されたように、機械加工を実質的になくすために、個々の基材を調製して所望の形状と寸法にし、そしてそれらをCVD反応器に入れて、そこで工具全体に実質的にダイヤモンド被覆を施すことが知られている。 [0005] As suggested above, in order to eliminate the machining substantially to prepare individual substrates to a desired shape and size, and they were placed in the CVD reactor, where the entire tool it is known to apply a substantially diamond coating. とは言え、個別に切削された基材はわずかに異なる形状寸法を持つことがあるので、一致をみるのは困難である。 However, since the substrates are cut individually may have a slightly different geometry, it is difficult to see the match. その上、CVD反応器内でのダイヤモンド成長速度は使用のたびごとに変動することがあるので、 Moreover, since the diamond growth rate of a CVD reactor can vary each time use,
CVD反応器の使用のたびごとにわずかに異なる差込み工具の形状寸法が得られる。 Geometry slightly different insert every time the use of the CVD reactor is obtained. もう一つの潜在的な問題は、現在のCVD製造法の取扱いの要件である。 Another potential problem is the handling requirements of current CVD process. 各差込み工具が個々に製造されて付形されるので、多数の基材を注意深く選ばれた配列に並べ、なんらかの適当な方法を使ってダイヤモンド被覆し、検査し、そして最終的に梱包しなおさなくてはならない。 Since each insert is being manufactured individually shaped, arranged in a large number of substrates carefully chosen sequence, diamond coated with any suitable method, inspected, and not re finally packaging must not. これは、差込み工具を頻繁に取り扱うことを必要とする。 This requires that the handling of the insert frequently. 更に、おのおのの異なる差込み工具形状寸法は特別に切削された基材を必要とする。 Furthermore, the insert geometry, each different require specially machined substrates. それにより、結果として、在庫品目録の必要と製造時間が増加する。 Thus, as a result, the required manufacturing time of the stock inventory increases. また、ダイヤモンド被覆プロセスは各個別の差込み工具の寸法及び形状に敏感である傾向もあり、従ってしばしば、新しい寸法又は形状の差込み工具を製造する前に製造試験を行うことが必要である。 Further, the diamond coating process also tend to be sensitive to the size and shape of each individual insert, therefore it is often necessary to perform a production test before the production of insert new size or shape. 【0006】従来技術のダイヤモンド被覆した差込み工具の生産において製造及び品質管理が困難であるほかに、得られた差込み工具はある一定の欠点に悩まされる。 [0006] In addition to production and quality control is difficult in the production of diamond coated inserts of the prior art, it suffers from certain disadvantages resulting inserts with. 例えば、差込み工具の切削ポイントが切れなくなる(これは加工する材料に応じて頻繁に起こり得る)たびに、差込み工具を廃棄するか、あるいは工具ホルダーから外して注意深く再研削しなくてはならない。 For example, not expired cutting point insert (which can occur frequently depending on the material to be processed) for each, or discard the insert, or must be carefully reground removed from the tool holder. 差込み工具のコーナだけがダイヤモンド被覆されている場合には、切削ポイントは差込み工具全体を廃棄しなくてはならなくなる前に限られた回数再研削することができるに過ぎない。 If only the corners of the insert is diamond-coated, the cutting points are not only able to count reground a limited before no longer has to be discarded the entire insert. 差込み工具基材の全体がダイヤモンド層でC C total insert substrate with a diamond layer
VD被覆される状況においては、ダイヤモンド層は差込み工具のすくい面に沿って延びるだけでなく、差込み工具の逃げ面に沿っても延びる。 In situations where the VD coating, diamond layer not only extends along the rake face of the insert, it extends even along the flank of the insert. ところが、ダイヤモンド被覆された逃げ面のために、差込み工具を研ぎなおすのは極めて困難である。 However, due to the diamond coated flank, the re sharpening insert is very difficult. 実際のところ、たとえ研ぎなおすことができたとしても、その結果得られた差込み工具は最初に製造されたときとは異なる逃げ面形状を有する。 In fact, even if it is possible to re even sharpening, they have different flank shape as when the resulting insert is it is first manufactured. 【0007】 【発明が解決しようとする課題】従って、簡単で且つ原価効率的であるダイヤモンド被覆差込み工具の製造方法を提供することが本発明の目的である。 [0007] The present invention is to provide Therefore, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a diamond-coated insert is simple and cost efficient. 本発明のもう一つの目的は、一致した結果をもたらすダイヤモンド被覆差込み工具の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a diamond-coated insert providing consistent results. 最小限の取扱いを必要とするダイヤモンド被覆差込み工具の製造方法を提供することも、本発明の目的である。 It is also an object of the present invention to provide a process for the production of diamond-coated inserts that require minimal handling. 本発明の別の目的は、時間効率的で且つ在庫品目録の必要が少ないダイヤモンド被覆差込み工具の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a diamond-coated insert requires less time efficient and stock inventory. 【0008】本発明の更に別の目的は、切削用部分が摩滅後に再使用可能であるダイヤモンド被覆差込み工具を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a diamond-coated insert cutting portion can be re-used after attrition. 本発明のなお別の目的は、差込み工具のいずれのダイヤモンド被覆部分も切削用部分として使用することができるダイヤモンド被覆差込み工具を提供することである。 Yet another object of the present invention is to provide a diamond-coated inserts, which can also be used as a cutting portion either diamond coating portions of the insert. 本発明のなおもう一つの目的は、 It is still another object of the present invention,
切削寿命の長いダイヤモンド被覆差込み工具を提供することである。 To provide a longer diamond-coated inserts of tool life. 【0009】 【課題を解決するための手段】下記において詳しく検討される本発明の目的に従って、本発明の方法は一般に、 [0009] In accordance with the objects of the present invention as details discussed in the following [Means for Solving the Problems] The method of the present invention are generally
任意の既知のCVD手法を利用して耐久性で且つダイヤモンド付着性の材料の基材の実質的に滑らかな表面へダイヤモンド層を被覆し、次いでこのダイヤモンドを被覆した基材を所望の形状寸法を有する多数の差込み工具に分割することを含む。 Any using known CVD technique a diamond layer is coated to a substantially smooth surface of and diamond adhesion of substrate materials in durability, then the desired geometry of the substrate coated with the diamond having involves dividing the number of the insert. 好ましくは、この分割はレーザービームを使用してなされる。 Preferably, this split is done using a laser beam. 所望の差込み工具形状が前もって分かっている場合には、基材表面に、製造時間を更に最小にするためレーザービームの切断平面に沿って溝を設けてもよい。 If the desired insert shape is known in advance, the surface of the base material may be provided with a groove along a cutting plane of the laser beam in order to further minimize manufacturing time. 【0010】差込み工具を切断して切り離したら、所望ならば差込み工具のエッジとコーナを所望の平滑性と仕上がりになるまで機械加工することができる。 [0010] Once disconnected by cutting the insert, it can be machined, if desired insert edge and a corner until the desired smoothness and finish. 任意的に、完成した差込み工具に固定用の貫通穴をレーザー穿孔のような任意の既知の穿孔方法を利用して機械加工する。 Optionally, the finished through-holes for fixing the inserts using any known drilling techniques such as laser drilling machining. 完成した差込み工具はその後、従来技術の文献に記載されたのと同様なやり方でもって工具ホルダー及び切削旋盤に取り付けて使用することができる。 The finished insert may then be used by mounting the tool holder and cutting lathe with in a similar manner to that described in the prior art literature. 一定のこのほかの場合には、分割した被覆基材を切削工具差込み工具として使用するよりも、ダイヤモンド被覆した基材をろう付けか又は接着剤により別の基材に結合させることができる。 Constant in all other cases, rather than using the divided coated substrate as a cutting tool insert, can be attached to another substrate to the substrate with diamond-coated by brazing or adhesive. それから、ダイヤモンド表面をアブレーショ Then, Aburesho the diamond surface
(ablation)あるいは別の所望の仕上げ技術によって仕上げることができよう。 It could be finished by emissions (ablation) or another desired finishing techniques. 【0011】本発明の方法の結果は典型的に、強いダイヤモンド付着性を持つ耐久性の材料から製作された実質的に多角形の基材を一般に含む切削用差込み工具であって、これらの差込み工具では、差込み工具のすくい面がダイヤモンド層で被覆されており、且つ差込み工具の逃げ面がこのCVDダイヤモンドすくい面の厚さを超えてダイヤモンド被覆されていない。 [0011] Results of the method of the present invention is typically a substantially cutting insert comprising a polygonal base generally fabricated from durable materials with strong diamond adhesion, these plug the tool rake face of the insert is coated with a diamond layer, and the flank face of the insert is not diamond coated beyond the thickness of the CVD diamond rake face. この差込み工具は、差込み工具のダイヤモンド被覆された表面の中央から底面の中央まで達する貫通孔を随意に含む。 The insert includes a through hole extending from the center of the diamond-coated surface of the insert to the center of the bottom surface at will. 貫通孔が設けられる場合、それは切削用差込み工具を工具ホルダーに取り付けるための結合手段を受け入れる寸法にされる。 If the through hole is provided, which is dimensioned to receive a coupling means for attaching the cutting insert to the tool holder. 【0012】本発明の差込み工具製造方法は簡単で且つ原価効率的であり、ばらつきのない結果をもたらし、そして異なる形状の差込み工具を容易に製造するのを可能にする。 [0012] insert manufacturing method of the present invention are and cost effective and easy, it resulted no variation, and allows to easily manufacture the inserts of different shapes. 結果として得られた本発明の差込み工具は、差込み工具を研ぎなおす際に切削用差込み工具の全表面を使用することができることから、従来の差込み工具よりもはるかに長い寿命を示す。 Insert of the present invention obtained as a result indicates since it is possible to use the entire surface of the cutting insert when re-sharpening the insert, a much longer life than the conventional insert. 詳しく言えば、差込み工具のコーナのうちの二つが摩滅した場合、それらの間のエッジを単に差込み工具を所望の形状に研削することにより切削工具として使用することができる。 In detail, when the two of the corners of the insert was worn, it can be used as a cutting tool by simply grinding the insert to the desired shape of the edge between them. このためには、いくつかの研削手法が利用可能であり、例えばもとの差込み工具を切断してより小さい多数の差込み工具にすることによるような、あるいはもとの差込み工具を研磨してダイヤモンド被覆の未使用の部分を露出させることによるような手法を利用できる。 Therefore, the available number of grinding techniques, such as by the original plug multiple inserts smaller by cutting tools, or by polishing the original insert diamond available techniques such as by exposing the unused portion of the coating. ダイヤモンド被覆は比較的薄く、そして差込み工具の逃げ面はダイヤモンドで被覆されないので、本発明の差込み工具は他のCVD Diamond coating is relatively thin, and because flank of the insert is not coated with diamond inserts of the present invention other CVD
ダイヤモンド被覆工具が持たない研ぎなおしの可能性をも有する。 Also it has the possibility of re-sharpening diamond-coated tools does not have. 【0013】本発明のこのほかの目的と利点は、添付の図面に関連してなされる詳しい説明を参照することにより当業者にとって明らかになろう。 [0013] The other objects and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. 【0014】 【発明の実施の形態】図2〜4を参照して、本発明のダイヤモンド被覆した差込み工具を製造する方法を説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to Figures 2-4, a method of manufacturing a diamond coated inserts of the present invention. 第一の面206と第二の面208を有する10cm 10cm having a first surface 206 second surface 208
×10cmの長方形基材204の第一の面206に、厚さが2〜200μmの範囲のダイヤモンド層222を被覆する。 The first surface 206 of × 10 cm rectangular substrate 204, thickness covers the diamond layer 222 in the range of 2 to 200 .mu.m. ダイヤモンド層の被覆は、任意のCVD手法を利用して行うことができる。 Coating of the diamond layer may be performed using any CVD method. 基材204は十分に剛性であることが重要であり、さもなければ得られた差込み工具のその後の研削作業で基材204は過度に曲がり、ヤング率が50GPa未満の大抵の材料、例えばグラファイト又は六方晶窒化ホウ素のようなものの場合にそうであるように、ダイヤモンド層222が剥げ落ちる(すなわち小片あるいは破片になる)。 Substrate 204 is important to be sufficiently rigid, the substrate 204 otherwise the subsequent grinding operations of the resulting insert is bent excessively, most materials less than Young's modulus of 50 GPa, such as graphite or as is the case like that of hexagonal boron nitride, diamond layer 222 is flake off (that is, small pieces or debris). 更に別の要件は、ダイヤモンド層222が基材204に付着性であることである。 Yet another requirement is that the diamond layer 222 is adherent to the substrate 204. 十分に剛性であり且つダイヤモンドに付着性である材料には、種々のグレードのSiC、Si 34又は炭化タングステンが含まれる。 To is sufficiently rigid is and adherent to the diamond material, SiC various grades include Si 3 N 4 or tungsten carbide. 炭化タングステンの場合、 In the case of tungsten carbide,
ダイヤモンド被覆への非付着性に寄与する要因を補償するために中間層を導入することが必要なことがある。 It may be necessary to introduce an intermediate layer to compensate for the factors that contribute to non-adherence to the diamond coating. このほかの材料も、基材とダイヤモンド被覆との熱膨張が合わないため特別な方法を必要としよう。 Other materials also would require special methods because no match thermal expansion between the substrate and the diamond coating. 【0015】ダイヤモンド層の被覆222の厚さの範囲は、用途ごとにいろいろであるのを可能にするようなものである。 The thickness range of the coating 222 of the diamond layer is such as to allow the a lot for each use. 具体的な厚さの値は、経済的な要因により、 The value of specific thickness is, by economic factors,
また基材204とダイヤモンド層222との結合を維持する必要によって決定される。 Also it is determined by the need to maintain the binding between the substrate 204 and the diamond layer 222. 一般には、差込み工具3 In general, the insert 3
10(図4参照)の耐摩耗性はダイヤモンド層222の厚さを増加させることで増大するのに対し、差込み工具の製造費はダイヤモンド層222の厚さを減少させることで低下する。 10 wear resistance (see FIG. 4) whereas increased by increasing the thickness of the diamond layer 222, manufacturing costs of the insert is reduced by reducing the thickness of the diamond layer 222. ダイヤモンド層222が剥がれる傾向も、ダイヤモンド層の厚さを減少させることにより制限される。 Tendency diamond layer 222 is peeled off is also limited by reducing the thickness of the diamond layer. その上、差込み工具を充填剤入りプラスチックのような軟質であるが摩耗作用のある材料を機械加工するために使用しようとする場合には、扱かえるだけ厚いダイヤモンド層222が好ましい。 Moreover, in the case where although the insert is soft, such as filled plastic attempts to use for machining a wear action material Shigokaeru only thick diamond layer 222 is preferred. しかしながら、例えば金属のような、より剛性で且つより強靱な材料を機械加工するのには、ダイヤモンド層の剥がれを防ぐためより薄い層が必要であろう。 However, for example, a metal such as, tough material than and more rigid to machine would require a thinner layer to prevent peeling of the diamond layer. 【0016】次に、図3を参照すると、ダイヤモンド層222で被覆された長方形基材204は、レーザービーム302を使って多数の三角形の差込み工具310に分割される。 [0016] Referring now to FIG. 3, a rectangular substrate 204 coated with a diamond layer 222 is divided into the insert 310 of the number of triangles using the laser beam 302. レーザービーム302は、好ましくは、得られた差込み工具の壁が垂直になるように基材204の第一の面206に対して垂直にされる。 Laser beam 302 is preferably perpendicular to the first surface 206 of the substrate 204 as the walls of the resulting insert is perpendicular. 所望の差込み工具形状が前もって分かっている場合には、製造時間を更に最小にするためレーザービーム302の切断平面(図示せず)に沿って基材204に溝を用意してもよい。 If the desired insert shape is known in advance may be prepared grooves in the substrate 204 along a cutting plane (not shown) of the laser beam 302 to further minimize manufacturing time. 切断用レーザー(図示せず)は、ダイヤモンド被覆222に損傷を与えるのを避けるため、例えばNd−YAGレーザーにより製造されるもののように、ビーム302が細く且つパワー密度が高くなければならない。 Cutting laser (not shown), to avoid damaging the diamond coating 222, for example, as in those manufactured by Nd-YAG laser, must have a high narrow and power density beam 302. レーザービーム302は基材204の第一の面206に対して垂直であると開示されてはいるが、工具に対しプラスのすくい(すなわちすくい面に対する逃げ面の角度が90度より小さい)が要望される場合には角度のついたレーザービームを使用してもよい。 Laser beam 302 has is disclosed as being perpendicular to the first surface 206 of the substrate 204, (less than the angle of flank 90 degrees with respect That rake face) positive rake to the tool demand it may be used a laser beam angled in the case being. 同様に、差込み工具310 Similarly, insert 310
は、差込み工具の所期の用途に応じて任意の所望の形状に切断してもよい。 It may be cut into any desired shape depending on the intended use of the insert. 【0017】図4に見られるように、三角形の差込み工具310を切断して切り離した後に、差込み工具310 [0017] As can be seen in FIG. 4, after disconnected by cutting the insert 310 of the triangle, insert 310
の辺(side)318a、318b、318cとコーナ320a、320b、320cを所望の仕上がりになるまでトリミングレーザー又は他の通常のグラインダーを使って削摩してもよい。 Sides (side) 318a, 318b, 318c and the corner 320a, 320b, it may be ablated using a trimming laser or other conventional grinder until 320c becomes a desired finish. とは言え、最初の切断をうまく制御することにより、切断とトリミングを同一にしてもよい。 However, by controlling well the first cutting may be cut and trimmed in the same. 場合によっては、差込み工具310を、削摩及び仕上げする前にろう付け又は接着剤で結合することにより別の基材(図示せず)に結合させてもよい。 Optionally, the insert 310 may be joined to another substrate (not shown) by binding with brazing or adhesive prior to ablation and finishing. 次に、 next,
任意の既知の穿孔方法、例えばレーザー穿孔又はダイヤモンドコア穿孔の如きものによって、差込み工具310 Any known drilling methods, by what such as for example laser drilling or diamond core drilling, insert 310
の貫通孔324を機械加工して仕上げしてもよい(所望ならば)。 The through-hole 324 may be finished by machining (if desired). 完成した差込み工具は、その後工具ホルダー及び/又は切削用旋盤と組み合わせて使用することができる。 The finished insert can be then used in combination with a tool holder and / or the cutting lathe. 【0018】本発明の方法は従来技術を上回るいろいろな改良をもたらすことが認められよう。 [0018] The method of the present invention will be appreciated that brings a variety of improvements over the prior art. 第一に、基材2 First, the substrate 2
04は事前に切断する必要がなく、ダイヤモンドで被覆する前に特定の形状を与える必要がないので、この方法は融通性があり、特注の差込み工具形状寸法を製作するのを可能にする。 04 does not need to be cut in advance, there is no need to give a specific shape prior to coating with diamond, the method is flexible, allowing to manufacture the insert geometry custom. 第二に、差込み工具310を切断するのにレーザービーム302を使用することが、差込み工具310が極めて鋭利で精密な切削コーナ320a〜c Secondly, the use of a laser beam 302 to cut the insert 310, the insert 310 is very sharp and precise cutting corners 320a~c
と辺318a〜cを有することを可能にする。 It makes it possible to have the side 318A~c. 第三に、 Third,
この方法はダイヤモンド被覆した基材をレーザーで切断した後まで小さな部品を必要としないので、CVD反応器における取扱いの困難が少なくなる。 This method does not require small parts until after the cut with laser diamond coated substrate handling difficulties is reduced in the CVD reactor. 第四に、CVD Fourth, CVD
反応器で使用される基材が大きいことと形状寸法が一致していることが、堆積(成長)の間反応器をより大きな熱流で運転するのを可能にし、それによりダイヤモンドの堆積成長速度がより大きくなる。 That it and geometry substrate is large to be used in the reactor are matched is deposited it possible to operate at higher heat flux between reactor (growth) rate whereby diamond deposition growth Gayori increases. 【0019】本発明の方法により作られる差込み工具3 [0019] The insert 3 which is made by the method of the present invention
10は、図5に更に詳細に示される。 10 is shown in more detail in FIG. 図2〜4を参照して先に示唆されたように、切削用差込み工具310は一般に、等辺三角形の形状に切断される材料から作られた基材204を含む。 As suggested above with reference to FIGS. 2-4, the cutting insert 310 generally includes a substrate 204 made of a material to be cut in the shape of an equilateral triangle. 差込み工具310は、等しい側面3 Insert 310 is equal sides 3
11a、311b、311cにより画定された三角形の第一の面206と反対側の第二の面208を含み、そしてこれらの側面は限定された高さ312と長さ314を有する。 11a, 311b, includes a second surface 208 and first surface 206 of the triangular side opposite that defined by 311 c, and these aspects has a height 312 and length 314 is limited. 第一の面206と側面311a、311b、3 First surface 206 and side surfaces 311a, 311b, 3
11cはエッジ318a、318b、318cを画定し、これらのエッジはコーナ320a、320b、32 11c defines edges 318a, 318b, and 318c, these edges corners 320a, 320b, 32
0cで一緒になる。 Come together in 0c. 第一の面206は、図示されたように典型的には2〜200μmの厚さのダイヤモンド層2 First surface 206, diamond layer thickness of 2~200μm typically as illustrated 2
22で被覆される。 It is coated with 22. 【0020】図示された差込み工具310には、第二の面208の中央からダイヤモンド層222を通って第一の面206の中央に達する貫通孔324も備えられている。 [0020] insert 310 illustrated has a second through hole 324 centrally through the diamond layer 222 from reaching the center of the first surface 206 of the surface 208 also is provided. この貫通孔324は、第一の面206の近くにあるヘッド部326と第二の面208の近くにあるネック部328を含む。 The through hole 324 includes a neck portion 328 and head portion 326 near the second surface 208 near the first surface 206. ヘッド部326は、直径がその底部32 Head portion 326, a bottom diameter portion 32
6aからその最上部326bまで増大する逆円錐台の形状を有する。 It has an inverted truncated cone shape that increases to the top 326b from 6a. 底部326aでのヘッド部326の直径はネック部328の直径に等しい。 The diameter of the head portion 326 at the bottom 326a is equal to the diameter of the neck portion 328. ヘッド部326の直径は、第一の面206に達するまでその底部326aから増大する。 The diameter of the head portion 326 increases from the bottom 326a to reach the first surface 206. このように、当業者には、貫通孔324は差込み工具310を図1の従来技術に示したように工具ホルダーに取り付けるのに使用される固定用ネジの頭部とネジ山のない本体部分とを受け入れるための形状と寸法にされることが理解されよう。 Thus, those skilled in the art through-hole 324 and the head and unthreaded body portion of the fixing screws are used to attach the tool holder as shown the insert 310 in the prior art of FIG. 1 it will be understood that is shaped and dimensioned for receiving the. 詳しく言えば、貫通孔3 In detail, the through-hole 3
24のヘッド部326は固定用ネジの頭部を受け入れるための形状にされる一方、ネック部328は固定用ネジの本体のネジ山のない部分を受け入れるための形状にされる。 While the head portion 326 of the 24 is shaped to receive the head of the fixing screw, the neck portion 328 are shaped to receive a free portion of the thread of the body of the fixing screw. 下記において図3を参照して検討するように、所望ならば差込み工具310に追加の貫通孔を用意してもよい。 In the following, as discussed with reference to FIG. 3, it may provide additional through-hole in the insert 310, if desired. 【0021】典型的な切削工具用差込み工具においては、基材204の各辺311a〜cは長さがおよそ12 [0021] In a typical cutting insert tool, each side 311a~c the length of the substrate 204 is approximately 12
mmであり、差込み工具の厚さは4mmである。 Is a mm, the thickness of the insert is 4mm. 貫通孔324のヘッド部326の直径は4〜7mmの範囲にあり、ネック部は3mmの直径である。 The diameter of the head portion 326 of the through-hole 324 is in the range of 4 to 7 mm, the neck portion has a diameter of 3 mm. 差込み工具310 Insert 310
のために使用される材料は、好ましくは極めて耐久性であり、且つ強いダイヤモンド付着性を有する。 The material used for the preferably very durable, and has a strong diamond adhesion. 基材20 The base material 20
4のための好適な材料には、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si 34 )、炭化タングステン(WC)、 Suitable materials for the 4, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4), tungsten carbide (WC),
その他の遷移金属炭化物、窒化物及びホウ化物、ジルコニウムアルミナ(Al 23 −ZrO 2 )、そしてアルミナ(Al 23 )が含まれる。 Other transition metal carbides, nitrides and borides, zirconium alumina (Al 2 O 3 -ZrO 2) , and include alumina (Al 2 O 3). 【0022】上記のように、差込み工具310は、図6 [0022] As described above, insert 310, as shown in FIG. 6
と図7で更に示されるように差込み工具のエッジ318 And further insert as shown in Figure 7 the edge 318
a、318b、318cの全長もコーナ320a、32 a, 318b, the total length of the 318c also corner 320a, 32
0b、320cと同じように使用することができるという事実のために、従来の差込み工具よりもはるかに長い寿命を示す。 0b, due to the fact that it can be used like 320c, it shows a much longer life than the conventional insert. 【0023】次に、図6を参照して、本発明の差込み工具310を研削する第一の方法を説明する。 Next, with reference to FIG. 6, illustrating a first method of grinding the insert 310 of the present invention. 差込み工具310のコーナ320a、320b、320cが摩滅したなら、差込み工具310を切断して四つのより小さい同一三角形の差込み工具310a、310b、310 Corner 320a of the insert 310, 320b, if 320c had worn, the four smaller identical triangular cutting the insert 310 inserts 310a, 310b, 310
c、310dにする。 c, to 310d. これは、もとの差込み工具310 This is the original insert 310
を、この差込み工具310の各エッジ318a、318 And each edge of the insert 310 318a, 318
b、318cの中央に連絡する3本の線305a、30 b, 3 lines 305a to contact the center of the 318c, 30
5b、305cに沿って切断してなされる。 5b, made by cutting along the 305c. 次に、四つの新しい差込み工具310a〜310dを機械加工し、 Then, machining the four new insert 310a~310d,
そして所望のように仕上げる。 And finished as desired. 切断された差込み工具のうちの三つ310b、310c、310dはおのおの、 Three 310b of the cut inserts, 310c, 310d are each,
もとの差込み工具310の摩滅したコーナ320a、3 Corner 320a, 3 which was worn in the original insert 310
20b、320cの一つを含み、従って使用可能なコーナを二つだけ有する。 20b, it contains one 320c, thus having available corners only two. 更に、これらの差込み工具310 In addition, these insert 310
b、310c、310dは、貫通孔が前述のように既に設けられていなければ、必要なら更に機械加工して切削工具に取り付けるための貫通孔を用意することができる。 b, 310c, 310 d, a through-hole unless already provided as described above, can be prepared through hole for attachment to further machining to cutting tool necessary. ところが、切断された四番目の差込み工具310a However, the cut fourth insert 310a
は、三つの使用可能なコーナを持ち、そしてその中央にもとの差込み工具310の貫通孔324を含む。 Has a three available corners and include holes 324 of the original insert 310 in its center. もとの差込み工具310の大きさと切断された差込み工具31 The size of the original insert 310 and cut the insert 31
0a〜310dの所望される用途とに応じて、切断された外側の差込み工具310b、310c、310dと内側の差込み工具310aを再使用のために同じように再研削してもよく、例えば切断された差込み工具310c Depending on the application desired the 0A~310d, cut outside of insert 310b, 310c, may be just as reground for reuse 310d and inner insert 310a, for example, it is cut the insert 310c
について線609で示されたように一つのエッジ305 One edge 305 as indicated by line 609 for
bを研削して二つの未使用のコーナを露出させることで再研削してもよい、ということが更に理解されよう。 The b by grinding may be re-grinding by exposing the corners of two unused that it will be further understood. このようにして、もとの差込み工具310のダイヤモンド被覆したエッジ318a、318b、318cが差込み工具310を廃棄する前にある程度使用される。 In this way, the edge 318a of the diamond coating of the original insert 310, 318b, 318c are to some extent used before discarding the insert 310. 【0024】コーナ320a、320b、320cが摩滅したならもとの差込み工具310を再研削する第二の方法を図7でもって説明する。 The corners 320a, 320b, 320c will be described a second method for regrinding the original insert 310 if the wear with in FIG. 使用されたもとのコーナ320a、320b、320cが摩滅後、各辺311 After the original corner 320a used, 320b, 320c are worn, the sides 311
a、311b、311cを、結果として得られた研削済みの差込み工具710が三つの未使用のダイヤモンド被覆コーナ720a、720b、720cを持ち且つより小さくなることを除いてもとの差込み工具710と同様になるように一様に研削する。 a, 311b, the 311 c, similar grinding already insert 710 obtained as a result three unused diamond coating corners 720a, 720b, the original insert 710 except that less than and has 720c uniformly ground to be. この新しい差込み工具7 This new insert 7
10は、コーナ720a〜720cが摩滅したら同様のやり方で再研削することができる。 10 can corner 720a~720c is reground in a similar fashion Once worn. この方法は、差込み工具の所望の用途のために十分な材料がもとの差込み工具310から残っている間は、繰り返すことができる。 This method, while sufficient material for the desired application of the insert remains from the original insert 310 may be repeated.
三つの全ての辺を繰り返し研削して三つの新しいコーナを備えたより小さな差込み工具を得る代わりに、図6の線609に関し先に検討したように、また図7の破線7 Instead of obtaining a smaller insert than with three new corners by grinding repeating all three sides, as discussed above relates to a line 609 in FIG. 6, also the broken line in FIG. 7 7
09により示唆されるように、二つの新しいコーナを得るのには1辺だけを研削することが必要であることも認められよう。 As suggested by 09, also will be appreciated that the obtaining two new corners it is necessary to grind only one side. 【0025】ダイヤモンド層222は比較的薄いので、 [0025] Since the diamond layer 222 is relatively thin,
本発明の差込み工具310はこのほかのダイヤモンド被覆工具が持ち合わせない研ぎなおしの潜在能力を持つ。 Insert 310 of the present invention has the potential of re-sharpening is not ready this other diamond coated tools.
ダイヤモンド被覆が工具の逃げ面に沿って広がりそしてダイヤモンド固有の硬さのために容易に研ぎなおすことができない従来のダイヤモンド被覆工具と違って、本発明の差込み工具310はその切削用形状寸法に影響を及ぼすことなく容易に研ぎなおすことができる。 Diamond coating is unlike conventional diamond coated tool can not be re easily sharpened for spreading and diamond inherent stiffness along the flank of the tool, the insert 310 of the present invention influences its cutting geometry it is possible to re easily sharpened without a cause. 詳しく言うと、薄いダイヤモンド層222を備えた基材204 More precisely, the substrate 204 with a thin diamond layer 222
は、差込み工具を使って加工物を切削するたびにしばしば一様に摩滅し、こうして差込み工具310のもとの切削部分の鋭利さを維持する。 Often uniformly worn each time cutting the workpiece with the inserts, thus maintaining the sharpness of the cutting portion of the under insert 310. 基材204が薄いダイヤモンド層222より速く摩滅するよくある場合には、工具の上部の鋭利なエッジが維持され、更に鋭くする必要がない。 When the substrate 204 is in good faster wears thinner diamond layer 222, sharp edges at the top of the tool is maintained, there is no need to further sharp. 【0026】ここには、切削工具のためのダイヤモンド被覆した差込み工具と、これを製造する方法が記載され、説明されている。 [0026] Here, the diamond-coated inserts for cutting tools, describes a process for making the same are described. 本発明の特定の態様を説明したが、本発明は当該技術が許容するほど範囲が広いものと考えられ、且つこの明細書はそのように読まれるものと考えられるので、本発明はそれらの態様に限定されるものではないと考えられる。 Have been described particular embodiments of the present invention, the present invention is believed scope as the art will allow a wide and since this specification is considered to be read as such, the present invention those embodiments it is considered that there is no limitation to. 従って、ダイヤモンド被覆した基材から製造されるとして三角形のダイヤモンド被覆差込み工具が開示されてはいるが、例えば菱形、長方形あるいは他の多角形といったような、そのほかの幾何学形状も製造することができる。 Thus, although the diamond-coated inserts of the triangle as produced from the diamond coated substrate are disclosed, for example rhombic, such as rectangular or other polygonal, can be also produced other geometry . 同様に、方法発明の出発エレメントとして長方形の基材が示されてはいるが、任意の形状の基材を使用することができることが認められよう。 Similarly, a rectangular substrate is has been shown as starting element of the method invention, it should be appreciated that it is possible to use a substrate of any shape. 更に、本発明の方法に関連して特定の切断手法と仕上げ手法が開示されてはいるが、このほかの切断手法と仕上げ手法も使用してよい。 Furthermore, although specific cleavage techniques and finishing techniques in connection with the method of the present invention are disclosed, it may also be used Other cutting techniques and finishing techniques. 例えば、レーザー切断及び仕上げ手段が提案されてはいるが、ダイヤモンド被覆したドリル及びグラインダーも使用することができる。 For example, although laser cutting and finishing means is is proposed, it can also be used diamond-coated drills and grinders.
更にまた、摩滅した切削コーナと辺を持つ切削用差込み工具を再研削するために特定の研削手法が記載され例示されてはいるが、このほかの研削手法も使用することができる。 Furthermore, although specific grinding techniques to regrinding the cutting insert having a cutting corner and edges that wear is the been described and illustrated, can also be used Other grinding techniques. 例えば、使用済みの切削用差込み工具を切断あるいは研磨して三角形にする研削手法がいくつか開示されてはいるが、使用済みの切削用差込み工具を切断又は研磨して長方形又はその他の多角形にするための研削手法を使用してもよい。 For example, although the grinding technique of the triangle by cutting or grinding the cutting insert the used is is disclosed some rectangular or other polygonal a cutting insert of the used cutting or polishing to it may be used grinding techniques for. 従って、当業者には、特許請求の範囲に記載された発明の精神と範囲から逸脱することなしにここに提供された発明に対して更にこのほかの変更を加えることができるであろうということが認められよう。 Therefore, the fact that those skilled in the art will be able to make further Other changes to the invention provided herein without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims it will be appreciated.

【図面の簡単な説明】 【図1】従来技術の切削工具用差込み工具を工具ホルダー及び加工物とともに示す斜視図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 a cutting insert for the tool of the prior art is a perspective view illustrating with tool holder and workpiece. 【図2】本発明の製造方法の第一の工程で得られたダイヤモンド被覆した切削用差込み工具の斜視図である。 2 is a perspective view of a cutting insert that diamond coatings obtained in the first step of the production method of the present invention. 【図3】本発明の製造方法の第二の工程で得られた分割されたダイヤモンド被覆切削用差込み工具の斜視図である。 3 is a perspective view of a second divided diamond-coated cutting insert obtained in step of the manufacturing method of the present invention. 【図4】本発明の製造方法の第三の工程で得られた完成したダイヤモンド被覆切削用差込み工具の斜視図である。 4 is a perspective view of a third of the finished diamond-coated cutting insert obtained in step of the manufacturing method of the present invention. 【図5】図4の完成したダイヤモンド被覆切削用差込み工具の拡大斜視図である。 5 is an enlarged perspective view of the completed diamond-coated cutting insert of FIG. 【図6】もとのコーナが摩滅後に再使用のために研削することができる第一の方法を説明する、図4の切削用差込み工具の上面図である。 [6] the original corner will be described first method can be ground for reuse after attrition is a top view of the cutting insert of FIG. 【図7】もとのコーナが摩滅後に再使用のために研削することができる第二の方法を説明する、図4の切削用差込み工具の上面図である。 [7] the original corner explaining a second method can be ground for reuse after attrition is a top view of the cutting insert of FIG. 【符号の説明】 204…基材206…第一の面208…第二の面222…ダイヤモンド層302…レーザービーム310…差込み工具311a、311b、311c…辺318a、318b、318c…エッジ320a、320b、320c…コーナ324…貫通孔 [Reference Numerals] 204 ... substrate 206 ... first surface 208 ... second surface 222 ... diamond layer 302 ... laser beam 310 ... inserts 311a, 311b, 311c ... side 318a, 318b, 318c ... edge 320a, 320b , 320c ... corner 324 ... through hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−277845(JP,A) 特開 平4−240007(JP,A) 特開 昭61−111801(JP,A) 特開 平6−279187(JP,A) 特開 平6−262406(JP,A) 特開 平6−155174(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) B23B 27/114 B23P 15/28 ────────────────────────────────────────────────── ─── continued (56) references of the front page Patent flat 5-277845 (JP, a) JP flat 4-240007 (JP, a) JP Akira 61-111801 (JP, a) JP flat 6- 279187 (JP, a) JP flat 6-262406 (JP, a) JP flat 6-155174 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) B23B 27/114 B23P 15 / 28

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 イヤモンド被覆した切削工具用差込み工具の製造方法であって、 a)炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化タングステン、ジルコニウムアルミナ、及びアルミナからなる群より選ばれる切削工具用差込み工具基材を得る工程、 b)この基材の第一の面に化学気相成長(CVD)技術により付着性のダイヤモンド層を直接被覆して、ダイヤモンド被覆した基材を作る工程、 c)このダイヤモンド被覆した基材を切断して、ダイヤモンド被覆された面を有する複数の切削工具用差込み工具であって、ダイヤモンド被覆された面を有するこれらの複数の差込み工具のうちの少なくとも一つは当該ダイヤモンド被覆された面を越えてダイヤモンド被覆されていない逃げ面を少なくとも二つ有し、且つダイヤモンド被 (57) In the method of the Claims 1 diamond coated cutting tool insert, a) silicon carbide, silicon nitride, tungsten carbide, zirconium alumina, and from the group consisting of alumina obtaining a cutting tool insert substrate selected, b) the group first surface to a chemical vapor deposition of the material (CVD) coating the adhesion of the diamond layer directly by techniques, diamond coated substrate making step, c) cutting the diamond coated substrate to a tool insert for multiple cutting tools having a diamond coated surfaces, one of the plurality of inserts having diamond coated surfaces at least one has at least two flank which are not diamond coated beyond the diamond coated surfaces, and the diamond to be の成長面が露出するすくい面を有するものにする工程、を含むダイヤモンド被覆した切削工具用差込み工具の製造方法。 Method for producing a process of growth surfaces to one having a rake face exposed, the insert for cutting tools containing waste Iyamondo coating. 【請求項2】 下記の工程d)を更に含む、請求項1記載の方法。 Wherein the following further comprising the step d), the method of claim 1. d)前記複数の切削工具用差込み工具を機械加工して所望の仕上がりにする工程【請求項3】 前記複数の切削工具用差込み工具のうちの少なくとも一つに貫通孔をあけることを更に含む、請求項1記載の方法。 d) further comprising drilling a plurality of the cutting inserts tool machining to process a desired finish wherein in at least one through-hole of the insert for the plurality of cutting tools, the method of claim 1, wherein. 【請求項4】 前記第一の面をダイヤモンド層で被覆する前に、複数の切断平面に沿って前記第一の面に溝を用意し、前記切断をこれらの溝に沿って当該切断平面で行う、請求項1記載の方法。 Wherein said first surface before coating with diamond layer, along a plurality of cutting planes prepared trench in the first surface, the cutting in the cutting plane along the grooves performed, the process of claim 1. 【請求項5】 前記ダイヤモンド層が2〜200μmの厚さである、請求項1記載の方法。 Wherein said diamond layer is a thickness of 2 to 200 .mu.m, the process of claim 1. 【請求項6】 前記切断を切断用レーザーを用いて行う、請求項1記載の方法。 6. performed using a cutting laser and the cutting method according to claim 1, wherein. 【請求項7】 前記機械加工をアブレーションレーザーを用いて行う、請求項2記載の方法。 7. performed using an ablation laser the machining method of claim 2 wherein. 【請求項8】 前記孔あけを穿孔用レーザーを用いて行う、請求項3記載の方法。 8. performed using a drilling laser the drilling method of claim 3, wherein. 【請求項9】 前記ダイヤモンド層が2〜200μmの厚さである、請求項6記載の方法。 Wherein said diamond layer is a thickness of 2 to 200 .mu.m, method of claim 6 wherein. 【請求項10】 前記切削工具用差込み工具の形状が多角形である、請求項6記載の方法。 10. A shape of the insert for the cutting tool is a polygonal method of claim 6 wherein.
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